全国版2019版高考物理一轮复习学案:第10章磁场第36课时磁场及其对电流的作用 Word版含答案

强度大小为2 T,方向与匀强磁场成45°角斜向右下方;d点磁感应强度大小为2 T,方向与匀强磁场成45°角斜向右上方,故选C、D。

考点2 安培力的分析与计算

1.安培力的大小 (1)磁场和电流垂直时,F=(2)磁场和电流平行时:F=2.安培力的方向

(1)用左手定则判定:伸开左手,使拇指与其余四个手指通电导线在磁场中所受安培力的方向。

(2)安培力的方向特点:F⊥B,F⊥I,即F垂直于B和I决定的平面。

垂直,并且都与手掌在同一

个平面内,让磁感线从掌心进入,并使四指指向电流的方向,这时拇指所指的方向就是

BIL。

0。

(3)当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时,F=BILsinθ。

[例2] 如图所示,长为L的通电直导体棒放在光滑水平绝缘轨道上,劲度系数为k的水平轻弹簧一端固定,另一端拴在棒的中点,且与棒垂直,整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中,弹簧伸长x,棒处于静止状态。则( )

A.导体棒中的电流方向从b流向a B.导体棒中的电流大小为

C.若只将磁场方向缓慢顺时针转过一小角度,x变大 D.若只将磁场方向缓慢逆时针转过一小角度,x变大

解析 因为弹簧伸长且棒处于静止状态,所以安培力向右,由左手定则可知,导体棒中的电流方向从a流向b,A错误;由BIL=kx可得导体棒中的电流大小为I=,B正确;若只将磁场方向缓慢顺时针转过一小角度或逆时针转过一小角度,安培力都减小,则x都变小,C、D错误。

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kxBLkxBL

答案 B

(1)计算安培力时,只有B⊥I时,才有F=BIL,L指的是有效长度。

(2)判断安培力的方向时,要特别注意使用左手定则时,四指指的是电流方向,大拇指指的才是安培力的方向,千万不能弄错了。

1.如图所示,用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线MN,电流I方向从M到N,绳子的拉力均为F。为使F=0,可能达到要求的方法是( )

A.加水平向右的磁场 B.加水平向左的磁场 C.加垂直纸面向里的磁场 D.加垂直纸面向外的磁场 答案 C

解析 根据左手定则可知,在MN中通入从M→N的电流,在空间加上垂直于纸面向里的磁场,可以使MN受到向上的安培力,这样可以使MN受到绳子拉力为零,故A、B、D错误,C正确。

2.如图所示,一个边长为L、三边电阻相同的正三角形金属框放置在磁感应强度为B的匀强磁场中。若通以图示方向的电流(从A点流入,从C点流出),电流为I,则金属框受到的磁场力为( )

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A.0 B.BIL C.BIL D.2BIL

3答案 B

解析 根据通电导线在磁场中受安培力的特点,可以把正三角形金属框的AB与BC两根

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导线所受的安培力等效为导线AC所受的安培力,则整个三角形金属框可以看作两根AC导线1

并联,且两根导线中的总电流等于I,设AC中电流为I′,则ABC中电流为I′,且I=I′

21?11?+I′,所以FAC=BI′L,FABC=B·I′·L,所以F=FAC+FABC=BL?I′+I′?,得到F=2?22?

BIL,B正确。

3. (人教版选修3-1 P94·T3改编)如图所示,用天平测量匀强磁场的磁感应强度。下列各选项所示的载流线圈匝数相同,边长MN相等,将它们分别挂在天平的右臂下方。线圈中通有大小、方向都相同的电流,天平处于平衡状态。若磁场发生微小变化,天平最容易失去平衡的是( )

答案 A

解析 载流线圈在磁场中受安培力作用,F=nBIl,已知n、B、I相同,所以线圈在磁场中有效长度越长,所受安培力越大,越容易失去平衡,分析可知A线圈在磁场中的有效长度最长,故选A。

考点3 安培力作用下导体的平衡及运动

通电导体在磁场中的平衡和加速问题的分析思路是:首先选定研究对象(一般是棒、杆等)。其次就是注意把空间图景变成平面图景,如侧视图、正视图或俯视图等,并画出平面受力分析图,其中安培力的方向要注意F安⊥B、F安⊥I。第三就是列平衡方程或牛顿第二定律方程进行求解。

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[例3] 如图所示,用两根轻细金属丝将质量为m、长为l的金属棒ab悬挂在c、d两处,置于匀强磁场内。当棒中通以从a到b的电流I后,两悬线偏离竖直方向θ角而处于平衡状态。为了使棒平衡在该位置上,所需的磁场的最小磁感应强度的大小、方向为( )

A.B.C.D.

mgtanθ,竖直向上 Ilmgtanθ,竖直向下 Ilmgsinθ,平行悬线向下 Ilmgsinθ,平行悬线向上 Il解析

要求所加磁场的磁感应强度最小,应使棒平衡时所受的安培力有最小值。由于棒的重力恒定,悬线拉力的方向不变。如图所示,由画出的力的三角形可知,安培力的最小值为Fmin=mgsinθ,即BminIl=mgsinθ,得Bmin=

答案 D

判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势的思路

明确

研究对象:通电导体――→

通电导体所在位置的磁场

分布情况

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mgsinθ,方向应平行于悬线向上。故选D。 Il

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